Формирование наноструктурного состояния никелида титана при интенсивных пластических деформациях и изучение его термической стабильности

Круглов А.А.

ПРИНЦИПЫ ПОВЫШЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОЙ ПРОЧНОСТИ СФЕРИЧЕСКИХ СОСУДОВ ДАВЛЕНИЯ

Клевцов Г.В.1, Валиев Р.З.2, Ильичев Л.Л.1, Клевцова Н.А.1, Кушнаренко Е.В.1, Кашапов М.Р.1 Рааб А.Г.2, Ганеев А.В.2

ВЛИЯНИЕ РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ (РКУП) И НАНЕСЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ СТАЛИ 10

1)Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия,

[email protected]

2)Институт физики перспективных материалов УГАТУ, Уфа, Россия,

[email protected]

Целью настоящей работы является исследование коррозионной стойкости образцов из стали 10 в исходном состоянии и после РКУП без покрытия и с упроч- няющим покрытием.

Материалы и методики исследования. В качестве исследуемого материала использовали промышленную сталь 10 (0,11 % С) в исходном состоянии (средний размер зерна dср.= 45 мкм) и после РКУП при 200 0С, 4 прохода, маршрут Bc, угол φ = 120о (средний размер зерна dср.= 300 нм).

Испытывали образцы 3х10х10 мм с покрытием и без покрытия. Образцы пол- ностью погружали в испытательный раствор (5% раствор NaCl по ГОСТ 4233 + 0,5% раствор CH3COOH по ГОСТ 19814, насыщенный сероводородом, рН £ 3,5; Т

= 297 К). Время коррозионного воздействия – 96 часов. Скорость коррозии стали (г/м2·ч) определяли по разности масс образцов до и после коррозионных испыта- ний.

Тонкопленочное упрочняющее алмазоподобное покрытие на основе окси- карбонитрида кремния наносили на поверхность образцов с помощью установки финишного плазменного упрочнения УФПУ-111. Толщина покрытия составляла 1 мкм.

Результаты исследования. Результаты испытаний образцов на коррозион- ную стойкость приведены в таблице.

Таблица. Скорость коррозии (г/м2·ч) образцов с покрытием и без покрытия в исход- ном состоянии и после РКУП

Исходное состояние	После РКУП
Без покрытия	С покрытием	Без покрытия	С покрытием
5,104	2,270	3,615	1,153

Из приведенной таблицы видно, что скорость коррозии образцов из стали 10 после РКУП в 1,4 раза ниже по сравнению с исходным состоянием. После нанесе- ния упрочняющего покрытия скорость коррозии образцов в исходном состоянии уменьшилась в 2,3 раза, а образцов после РКУП – в 3,1 раза.

Выводы. 1. Равноканальное угловое прессование повышает коррозионную стойкость стали 10 без покрытия в 1,4 раза по сравнению с исходным состоянием.

2. Коррозионная стойкость стали 10 после РКУП с нанесенным покрытием также выше по сравнению с коррозионной стойкостью стали в исходном состоянии с нанесенным покрытием.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-08- 00208).

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, Уфа, Россия

[email protected]

Сферические сосуды высокого давления из титановых сплавов широко при- меняются в космической технике. К ним предъявляются жесткие требования по обеспечению эксплуатационных характеристик и высокой надежности. Качество сосудов во многом определяется их геометрическими параметрами, структурой и свойствами материала, а также сварного соединения.

Конструктивно сосуды состоят из двух сваренных между собой полусфер, полученных сверхпластической формовкой (СПФ) из листовых заготовок. Исполь- зование сварки плавлением в традиционной технологии изготовления сосудов соз- дает проблемы с качеством сварных соединений. В зоне сварного шва формируется неоднородная крупнозернистая пластинчатая структура, обуславливающая пони- женный комплекс механических свойств. Равнопрочность конструкции обеспечи- вают за счет увеличения толщины в зонах расположения сварных швов. Кроме то- го, сварные швы сосудов подвергают термической обработке (индукционному от- жигу) для снятия внутренних напряжений и выравнивания структуры металла.

Перспективным направлением повышения конструкционной прочности сосу- дов может быть использование для их изготовления круглых пакетов, состоящих из листовых заготовок, соединенных по периметру сваркой давлением. Простая форма исходной заготовки открывает широкие возможности применения различ- ных приемов деформирования сварного соединения и схем СПФ. Использование сварки давлением обеспечивает структурную однородность сварных соединений в сосуде, отсутствие остаточных напряжений и равнопрочность готового изделия.

Другим направлением повышения конструкционной прочности сосудов явля- ется принцип многослойности. Возросшие требования технического прогресса в части повышения производительности, единичной мощности и надежности техно- логического оборудования высокого давления часто превышают возможности тех- нологии изготовления сосудов с однослойной стенкой. Работы по определению прочности и работоспособности многослойных сосудов, показывают высокую спо- собность многослойных стенок сопротивляться хрупким и вязким разрушениям.

Согласно указанному принципу каждую половину сварного пакета для изго- товления сосуда методом СПФ выполняют многослойной, состоящей из набора листовых заготовок. При этом для повышения конструкционной прочности и каче- ства соединения рекомендуется использовать заготовки с различным уровнем ме- ханических свойств путем их чередования. Причем в состав многослойного пакета предпочтительно включать заготовки с нано- или субмикронным размером зерен. Заготовки с такой структурой обладают уникальным сочетанием физико- механических свойств и высокой технологической пластичностью, кроме того в них проявляется эффект низкотемпературной сверхпластичности, что позволит из- готовлять сосуды в интервале пониженных температур.

Новизна предложенных решений защищена рядом патентов (РФ № 2019340,

РФ № 2047409, РФ № 2380185).

Дата добавления: 2017-01-14